Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình chuyển tiếp dòng chảy trong lớp biên siêu âm bằng cách tiếp cận Navier-Stokes trung bình Reynolds
Tóm tắt
Dựa trên phương pháp Navier-Stokes trung bình Reynolds, một mô hình chuyển tiếp lớp laminar-turbulence được đề xuất trong nghiên cứu này, xem xét ảnh hưởng của các chế độ bất ổn định khác nhau liên quan đến sự biến thiên của số Mach trong các dòng chảy lớp biên nén. Mô hình dựa trên khái niệm độ nhớt xoáy ba phương trình k-ω-γ với k đại diện cho năng lượng động học dao động, ω tỷ lệ phân giải cụ thể và γ là yếu tố gián đoạn. Các đặc điểm cụ thể của mô hình bao gồm: 1) k bao gồm cả sự dao động không bị nhiễu loạn cũng như dao động bị nhiễu loạn; 2) một phương trình vận chuyển cho yếu tố gián đoạn γ được đề xuất với một thành phần nguồn được thiết lập để kích hoạt sự khởi đầu của quá trình chuyển tiếp; 3) thông qua việc giới thiệu một thang độ dài mới vuông góc với tường, mô hình hiện tại chỉ sử dụng các biến cục bộ, tránh việc sử dụng các tham số tích phân, như độ dày lớp biên δ, thường không hiệu quả với các phương pháp CFD (Dynamica Chất Lỏng Tính Toán) hiện đại; 4) trong vùng hoàn toàn bị nhiễu loạn, mô hình trở về với mô hình k-ω SST (Shear Stress Transport) nổi tiếng. Mô hình này đã được xác nhận với một số thí nghiệm có sẵn về các quá trình chuyển tiếp lớp biên bao gồm các dòng chảy không nén, siêu âm và siêu âm qua các tấm phẳng, hình nón thẳng/khum tại các góc tới bằng không, v.v. Nó được chứng minh rằng mô hình hiện tại có thể được áp dụng thành công cho các tính toán kỹ thuật về các loại chuyển tiếp dòng chảy khí động học.
Từ khóa
#Mô hình chuyển tiếp dòng chảy #lớp biên siêu âm #Navier-Stokes trung bình Reynolds #phương pháp CFDTài liệu tham khảo
Fu S, Wang L. Progress in turbulence/transition modelling (in Chinese). Adv Mech, 2007, 37(3): 94–102
Savill A M. One-point closures applied to transition. Turbulence and Transition. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1996. 233–268
Menter F R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA J, 1994, 32: 1598–1605
Menter F R, Langtry R B, Volker S. Transition modelling for general purpose CFD codes. Flow Turbul Combust, 2006, 77: 277–303
Warren E S, Hassan H A. Transition closure model for predicting transition onset. J Aircraft, 1998, 35(5): 769–775
Mack L M. Boundary-layer linear stability theory. AGARD Rept, 709, 1984
Mayle R E, Schulz A. The path to predicting bypass transition. ASME J Turbomach, 1997, 119: 405–411
Arnal D, Casalis G. Laminar-turbulent transition prediction in three-dimensional flows. Prog Aerosp Sci, 2000, 36: 173–191
Wilcox D C W. Turbulence model transition prediction. AIAA J, 1975, 13: 241–243
Walker G J. Transition flow an axial turbomachine blading. AIAA J, 1989, 27: 595–602
Savill A M. New strategies in modelling by-pass transition. In:. Launder B E, Sandham N D, eds. Closure Strategies for Turbulent and Transitional Flows. Cambridge: Cambridge University Press, 2002. 492–521
Dhawan S, Narasimha R. Some properties of boundary-layer flow during transition from laminar to turbulent motion. J Fluid Mech, 1958, 3(4): 414–436
Lodefier K, Merci B, De Langhe C, et al. Intermittency based RANS bypass transition Modelling. Prog Comput Fluid Dyn, 2006, 6: 68–78
Mayle R E. The role of laminar-turbulent transition in gas turbine engines. ASME J Turbomach, 1991, 113: 509–537
Sarkar S, Erlebacher G, Hussaini M Y. The analysis and modeling of dilatational terms in compressible turbulence. J Fluid Mech, 1991, 227: 473–493
Sarkar S. The stabilizing effect of compressibility in turbulent shear flow. J Fluid Mech, 1995, 282: 163–186
Schubauer G B, Klebanoff P S. Contribution on the mechanics of boundary layer transition. NACA-TN-3489, 1955
Chen F J, Malik M R, Beckwith I E. Boundary-layer transition on a cone and flat plate at Mach 3.5. AIAA J, 1989, 27(6): 687–693
McDaniel R D, Nance R P, Hassan H A. Transition onset prediction for high-speed flow. J Spacecr Rockets, 2000, 37: 304–309
Lachowicz J T, Chokani N, Wilkinson S P. Boundary-layer stability measurements in a hypersonic quiet tunnel. AIAA J, 1996, 34(12): 2496–2500
White F M. Viscous Fluid Flow. 2nd ed. New York: McGraw-Hill, 1991